付文文 刘汝霖 全 巍 姜旭艳 孙志刚,2

1 （国防科技大学计算机学院 长沙 410073）

2 （并行与分布处理国防科技重点实验室（国防科技大学）长沙 410073）

在工业自动化、自动驾驶等实时领域，总线技术已逐渐达到带宽瓶颈，无法承载日益增长的流量规模，并且各总线技术互不兼容，制约了其发展前景[1-2].由于以太网具有高带宽与良好兼容性的特点，工业界和学术界期望采用以太网技术弥补总线技术的不足.然而，以太网“尽力而为”的转发模式容易导致帧丢失或经历不确定的传输延时，这使其难以满足实时应用的实时性和确定性要求.因此相关工作组在传统以太网标准基础上扩展时间同步和时间感知整形内容，制定了时间敏感网络（time-sensitive networking，TSN）标准[3].

在TSN 系统中，为了保证关键流量传输延时的确定性和实时性，TSN 规划工具需要预先为关键流量规划其在每个节点的发送时间.其中关键流量是被调度的对象，因此也称被调度流量（scheduled traffic，ST）.规划发送时间时，规划工具将重负载情况下ST帧在各节点中可能经历的最大交换延时作为规划算法的输入参数[4].节点的最大交换延时与相邻节点发送时间的间隔呈正相关关系（具体分析见1.1 节）.为了缩短相邻节点的发送时间间隔以实现更低的传输延时，进而满足TSN 应用对传输延时的苛刻要求（如汽车自动化中的动力系统和底盘控制要求传输延时小于10 μs[5]），TSN 交换芯片设计时需要以最小化最大交换延时为重要目标.

当前的商用TSN 交换……